Одним из главных принципов уникальной «системы Физтеха», заложенной в основу образования в МФТИ, является тщательный отбор одаренных и склонных к творческой работе представителей молодежи. Абитуриентами Физтеха становятся самые талантливые и высокообразованные выпускники школ всей России и десятков стран мира.

Студенческая жизнь в МФТИ насыщенна и разнообразна. Студенты активно совмещают учебную деятельность с занятиями спортом, участием в культурно-массовых мероприятиях, а также их организации. Администрация института всячески поддерживает инициативу и заботится о благополучии студентов. Так, ведется непрерывная работа по расширению студенческого городка и улучшению быта студентов.

Адрес e-mail:

Все новости

Запуск первой установки лаборатории квантовых наностурктур междисциплинарного центра фундаментальных исследований

опубликовано: 03.06.2014

Сотрудники междисциплинарного центра фундаментальных исследований (МЦФИ) и факультета общей и прикладной физики магистрант А. Гребенко и аспирант А. Баранов под руководством к.ф.-м.н. В. Дремова и немецких специалистов начали монтаж и наладку уникального атомного микроскопа. Первая в России установка такого рода позволит изучать свойства наноструктур в магнитных полях до 9 тесла и при температуре всего 3 кельвина, причем без использования жидкого гелия.

Экспериментальная установка, разработанная немецкой компанией AttoCube, позволяет обойтись без использования дорогостоящего жидкого гелия для получения низких температур. "За несколько недель на работу обычной криогенной установки может уходить сотни литров гелия, а это сотни же тысяч рублей, - пояснил старший научный сотрудник лаборатории квантовых наноструктур МЦФИ Вячеслав Дремов, - а здесь за десять часов работы прибора можно получить температуру в три кельвина. И на последующую смену образца уходит всего час".

С помощью атомно-силового микроскопа (АСМ) ученые намерены изучать транспортные свойства различных веществ и материалов, в частности, исследовать топологические изоляторы и ставить эксперименты по управлению спиновыми токами. Представителю пресс-службы МФТИ обо всем этом рассказали подробнее.

Блок охлаждения работает на термоакустическом принципе, в англоязычной литературе его ключевой компонент называют pulse tube, пульсирующей трубкой. Внутри этой трубки газ сначала сжимается и отдает тепло, а потом расширяется и охлаждается: сжатие расширение обеспечивается возвратно-поступательным движением поршня. С1980-х годов такие системы активно развиваются, и сейчас они серийно производятся для научных лабораторий. У термоакустических холодильников (рефрижераторов), при всей их экономичности и эффективности есть лишь один недостаток - наличие движущихся частей обуславливает вибрацию, которая несовместима с такими тонкими методами исследования образцов, как атомно-силовая микроскопия. Именно это ограничение привело к тому, что установки, подобные установленной сейчас на первом этаже лабораторного корпуса МФТИ, появились лишь недавно.

На базе МФТИ, непосредственно в кампусе Долгопрудного ученые из лабораторий квантовых наноструктур (руководитель Михаил Трунин, декан ФОПФ) и топологических квантовых явлений в сверхпроводящих системах (руководитель Александр Голубов, победитель последнего конкурса мегагрантов), а также из других «нанофизических» лабораторий, победивших в первом научном конкурсе программы ТОП-100, намерены создать современную исследовательскую базу в лабораторном корпусе МФТИ. По словам М.Трунина «физика конденсированных сред таится в низких температурах, поэтому уже в этом году, наряду с АСМ, в лабораторном корпусе будут установлены «сухие фриджи» - безгелиевые рефрижераторы растворения, в которых разного типа наноструктуры (в том числе сделанные на уникальном физтеховском нанолитографе) будут охлаждаться до 10мК». "Раньше со столь низкими температурами можно было работать только на внешних 2-3-х базовых кафедрах МФТИ, - говорит Вячеслав Дремов, - а теперь мы сможем совместить подготовку будущих специалистов и исследовательскую работу прямо здесь. За рубежом принято иметь серьезную научную базу как в профильных институтах, так и в университетах, и это правильная практика".

АСМ позволит рассмотреть (точнее ощупать, так как АСМ сканирует поверхность при помощи острой иглы на гибком подвесе-кантилевере) поверхность разных образцов при низких температурах и в сильном магнитном поле. Кроме того, новый прибор позволит изучать электрические свойства материалов в таких условиях, например, измерить туннельную плотность состояний электронов или исследовать распределение электрических дефектов на поверхности образца.

"3D топологические изоляторы, - рассказал Вячеслав Дремов пресс-службе МФТИ, - это материалы, которые в объеме ведут себя как изоляторы, а у поверхности формируют двумерный слой, по которому электроны распространяются без рассеивания. Топологические изоляторы проявляют свои свойства только при низких температурах, а наша новая установка поможет подобраться к той поверхности, которая как раз и проводит ток без сопротивления. Это, подчеркну, не тождественно сверхпроводимости, тут совсем иные физические механизмы".

Топологические изоляторы интересны по многим причинам. В частности, в них спин электронов получается ортогональным импульсу, а это значит, что направленный поток электронов создает не только зарядовый, но и спиновый ток. Это позволяет рассматривать подобные материалы как основу для спинтроники, электронной техники, которая оперирует не только зарядом, но и спином. Есть основания считать, что спинтронные схемы могут быть быстрее, экономичнее и компактнее электронных - но разработка промышленных образцов спинтроники невозможна без фундаментальных исследований в этой области.

Топологические изоляторы можно использовать не только для решения прикладных задач. Их можно применить даже для моделирования экзотических частиц вроде магнитных монополей или майорановских фермионов. Магнитный монополь, "одиночный магнитный заряд", как элементарная частица науке неизвестен, но если к поверхности топологического изолятора приблизить диполь - поле будет таким, каким было бы от магнитного монополя. Таким образом можно рассматривать возмущения поля, которые ведут себя подобно реальным частицам - то есть квазичастицы. Изучение квазичастиц, в свою очередь, может быть интересно не только в рамках физики твердого тела, но и для тех специалистов, которые пытаются найти реальные прообразы квазичастиц.

Другое перспективное направление исследований, связанное с топологическими изоляторами, это изучение  квазичастиц, которые ведут себя как майорановские фермионы. Майорановские частицы названы так по имени итальянского физика-теоретика Этторе Майораны, который придумал новую частицу, являющуюся одновременно и собственной античастицей.

Наконец, топологические изоляторы могут помочь в реализации квантово запутанных электронов. Запутанные частицы образуют единый квантовый объект, который сохраняет свое единство вне зависимости от того, какое расстояние разделяет частицы. Квантово запутанные фотоны активно исследуются и им уже найден ряд практических применений, например, создание линий связи, которые принципиально нельзя прослушать незаметно для получателя сообщения.

Таким образом, новая установка АСМ поможет в первую очередь извлечь фундаментальные знания о свойствах наноструктур, но уже сейчас многие из фундаментальных задач квантовой нанофизики получают выход в сферу прикладных технологий.

Алексей Тимошенко

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

© 2001-2016 Московский физико-технический институт
(государственный университет)

Техподдержка сайта

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li
Яндекс.Метрика